Jeśli technika cyfrowa nie zostałaby w tak zaawansowany sposób zastosowana w motoryzacji, to wszelkiego rodzaju naprawy w samochodzie byłyby o wiele łatwiejsze. Przeszkolenie mechanika samochodowego na elektryka nie stanowiłoby problemu. Wystarczyłyby podstawy z elektrotechniki, a nawet podstawy z fizyki z zakresu szkoły podstawowej. A wszystko dlatego, że kiedyś przy pomocy prostego multimetru było niejako wszystko “widać”. Na przykład, przełącznik kierunkowskazów podawał napięcie dodatnie (popularnie mówi się, że podawał plus), które przychodziło do żarówki. W nowych samochodach większość informacji biegnie w formie cyfrowej. Przy pomocy tradycyjnego multimetru, a właściwie oscyloskopu, możemy stwierdzić czy przez dany przewód elektryczny biegnie informacja, czy nie. A do odczytania musimy mieć odpowiednie przyrząd, czyli samochodowy skaner diagnostyczny. Skaner kojarzy się ze skanowaniem, czyli podglądaniem, odczytywaniem jakiegoś dokumentu. Skaner samochodowy potrafi zinterpretować, czyli odczytać przesyłane informacje cyfrowe.



Jeżeli poprzestaniemy na korzystaniu z multimetru i skanera, to nie będziemy mogli naprawić wielu przypadków uszkodzeń w samochodzie. Dlatego musimy “wejść” w technikę cyfrową. Zacznijmy od najprostszego pojęcia, a mianowicie wiadomości cyfrowej. Wyobraźmy sobie, że wszystkie urządzenia przystosowane do współpracy cyfrowej są połączone razem. Można połączyć każde urządzenie do każdego innego (każdy z każdym), albo wszystkie do jednego przewodu, niejako specjalnego toru, po którym biegną informacje. Taki tor nazywa się magistralą.
Magistrala upraszcza cały system i zmniejsza liczbę kabli w samochodzie. Przechodzimy do jakiejś dowolnej informacji, na przykład temperatury płynu chłodzącego 60 stopni Celsjusza. Po pierwsze, ta informacja zostaje zamieniona na postać cyfrową. Według specjalnych reguł (pewnego protokołu) otrzymujemy wyraz w postaci zer i jedynek. Normalne zakodowanie wyżej wspomnianej wiadomości. Teraz specjalne urządzenie elektroniczne ma za zadanie zamienić ciąg zer i jedynek na napięcie wysokie albo niskie. Wysokie napięcie wynosi plus 5 V, a niskie to po prostu zero woltów. I już taka informacja może być wpuszczona na nasze tory, czyli na magistralę. Kto będzie chciał, może sobie tę informację odczytać. Podłączając oscyloskop do takiej magistrali, zobaczymy falę prostokątną. A podłączając urządzenie do odczytywania informacji cyfrowej, czyli skaner diagnostyczny, zobaczmy już przetworzoną informację na “displeju”, czyli “ 60 stopni Celsjusza”. Świat techniki jednak nie jest taki prosty. Wyobraźmy sobie, że kilka urządzeń podłączonych do naszej magistrali ma coś do powiedzenia. Wydaje się naturalne wprowadzenie pewnych reguł, pewnego regulaminu, kto ma pierwszeństwo. I to nie na zasadzie, które urządzenie jest ważniejsze, ale jaka wiadomość ma wyższy priorytet. Chyba dla układu ABS ważniejsza jest informacja, że jedno koło kręci się z prędkością 100 km/h, a inne stoją w miejscu, niż informacja, że spaliła się żarówka od świateł przeciwmgielnych. Dlatego przed samą informacją musimy dołożyć pole statusu lub inaczej pole arbitrażu. W tym polu umieszczamy liczbę określającą ważność naszej wiadomości. Warto tutaj wspomnieć o pewnej zasadzie. Im ta liczba jest mniejsza, tym informacja jest ważniejsza. Ale na tym nie koniec. Musimy wprowadzić zasadę, kto pierwszy zgłosił się z nową informacją. Można to wyjaśnić bardziej plastycznie: kto pierwszy podniósł rękę, że chce coś powiedzieć. Do takiej identyfikacji wystarczą dwa znaki. “0” (zero) oznacza chęć powiedzenia czegoś, czyli włączenia się z wiadomością do linii. A “1” (jedynka) oznacza nasłuchiwanie. Podczas pomiarów napięcia na sieciach CAN BUS często mamy właśnie stan jedynki, a to oznacza stan nasłuchiwania.

Jeżeli weźmiemy podręcznik o sieciach cyfrowych, to zauważymy, że ciągle jest mowa o ramkach (ang. frame). Właśnie ta informacja (wiadomości) plus dodatki takie jak pole arbitrażu i inne, o których zaraz będzie mowa, tworzą ramkę. Następne informacje, niejako doklejone do tej “fizycznej” wiadomości, to pole zabezpieczenia. Tu mamy zawiadomienie czy podczas transmisji sygnału nastąpiły jakieś zakłócenia. Kolejne pole to potwierdzenie odbioru, czyli odbiorca informuje o szczęśliwym dotarciu od nadawcy do odbiorcy całego pakietu. Podczas wysyłania wiadomości trzeba także podać, ile (liczbę) tych wiadomości jest wysyłanych, a to jest umieszczone w polu kontrolnym. W tym samym polu zawarty jest także ciekawy przekaz, a mianowicie identyfikacja zamówienia wiadomości. Jeżeli do prawidłowego funkcjonowania danego układu potrzebne są nam pewne dane, które ktoś inny (inny sterownik) posiada, to wtedy “zamawiamy” te wiadomości. I właśnie w tym polu (polu kontrolnym) mamy oznaczenie “remote frame”. Wszystkie inne wiadomości są zaznaczone jako “data frame”. Można zastanowić się nad tym, że po co nam te informacje, przecież i tak nie będziemy projektować sieci cyfrowych w samochodach. A przecież nawet tak proste dane, jak stałe napięcie dodatnie na wyjściu ze sterownika, świadczące o stanie “nasłuchiwania”, są właśnie potrzebne praktykom. Patrząc na ekran oscyloskopu wpiętego do linii transmisji informacji, od razu zauważymy typowe usterki, takie jak zwarcie do plusa lub do masy. Bez trudu też zobaczymy brak asymetrii sygnału w sieci CAN BAS (chodzi o to, że w momencie pojawienia się plusa na jednym przewodzie, na drugim musi być masa). Na pewno nie przeczytamy przy pomocy oscyloskopu treści informacji, bo do tego służą skanery, ale zdiagnozujemy wiele usterek.
Omawiając tematy przesłania informacji cyfrowych w samochodzie, warto wspomnieć nie tylko o niezbędnym skanerze i oscyloskopie, ale o innych bardzo cennych przyrządach diagnostycznych. Na zdjęciu jest urządzenie wpinane do złącza diagnostycznego EOBD. Z drugiej strony możemy wpiąć skaner. Ale nawet jak go nie wepniemy, i to tak CAN TEST BOX spełni swoje zadanie. Cała zaleta tego przyrządu to migające diody. Jeżeli na danej linii są przekazywane wiadomości, to dioda miga. Oczywiście tym urządzeniem możemy także wykryć wiele innych uszkodzeń, takich jak zwarcia, brak zasilania, zanikające sygnały i tym podobne.

Stanisław Mikołaj Słupski